QTZ80塔吊格构式基础计算书.docx

慈溪城南区块综合改造E—05地块安置房工程A标段（Ⅳ标） 格构式塔吊基础计算书
QTZ80塔吊格构式基础计算书

慈溪城南区块综合改造E-05地块安置房工程A标段（Ⅳ标）工程；工程建设地点：慈溪市、南三环路、乌山路；结构类型框剪；地下一层，1#、2#、4#楼地上11层；3#、5#楼地上15层；建筑高度：36.55m（11层）、47.45m（15层）；标准层层高：3m ；总建筑面积：40806平方米；总工期：635天。
本工程由慈溪城南建设投资有限公司投资建设，浙江绿城东方建筑设计有限公司设计，慈溪市建设工程监理咨询有限公司监理，长业建设集团有限公司组织施工；由王世华担任项目经理，魏敏担任技术负责人。
本计算书主要依据本工程地质勘察报告，QTZ80塔吊使用说明书、《钢结构设计规范》（GB50017－2003）、《钢结构设计手册》（第三版）、《建筑结构静力计算手册》（第二版）、《结构荷载规范》（GB5009－2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）等编制。
基本参数
1、塔吊基本参数
塔吊型号：QZT80； 标准节长度b：3m；
塔吊自重Gt：550kN； 塔吊地脚螺栓性能等级：普通8.8级；
最大起重荷载Q：60kN； 塔吊地脚螺栓的直径d：30mm；
塔吊起升高度H：60m； 塔吊地脚螺栓数目n：12个；
塔身宽度B: 1.6m；
2、格构柱基本参数
格构柱计算长度lo：7m； 格构柱缀件类型：缀板；
格构柱缀件节间长度a1：0.5m； 格构柱分肢材料类型：L110x10；
格构柱基础缀件节间长度a2：1.5m； 格构柱钢板缀件参数:宽200mm，厚10mm；
格构柱截面宽度b1：0.3m； 格构柱基础缀件材料类型：L56x5；
3、基础参数
桩中心距a：1.65m； 桩直径d：0.8m；
桩入土深度l：28m； 桩型与工艺：泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩；
桩混凝土等级：C30； 桩钢筋型号：HRB335；
桩钢筋直径：8Φ18mm； 螺旋箍ф8@200，Φ12@1500内箍
钢平台宽度：2.5m； 钢平台厚度：0.04m；
钢平台的螺栓直径：30mm； 钢平台的螺栓数目：12个；
钢平台的螺栓性能等级：普通8.8级；
4、塔吊计算状态参数
地面粗糙类别：A类 近海或湖岸区； 风荷载高度变化系数：0.5；
主弦杆材料：角钢/方钢； 主弦杆宽度c：250mm；
工作状态：
所处城市：浙江慈溪市， 基本风压ω0：0.45 kN/m2，
额定起重力矩Me：600kN·m； 基础所受水平力P：30kN；
塔吊倾覆力矩M：1282.88kN·m 非工作状态的倾覆力矩939.3KN/m不作计算
工作状态下荷载计算
一、塔吊受力计算
1、塔吊竖向力计算
作用在基础上的垂直力：N=Gt+Q=550.00+60.00=610.00kN；
2、塔吊风荷载计算
地处 浙江慈溪市，基本风压ω0=0.45 kN/m2；
挡风系数计算：
φ = (3B+2b+(4B2+b2)1/2c/Bb)
挡风系数Φ=0.79；
体型系数μs=1.90；
查表得：荷载高度变化系数μz=0.50；
高度z处的风振系数取：βz=1.0；
所以风荷载设计值为：
ω=0.7×βz×μs×μz×ω0=0.7×1.00×1.90×0.50×0.45=0.30kN/m2；
3、塔吊弯矩计算
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算：
Mω=ω×Φ×B×H×H×0.5=0.30×0.79×1.60×60.00×60.00×0.5=681.68kN·m；
总的最大弯矩值：
Mmax=1.4×(Me+Mω+P×h)=1.4×(600.00+681.68+30.00×0.04)=1282.88kN·m；
4、塔吊水平力计算
水平力：Vk=ω×B×H×Φ+P=0.45×1.60×60.00×0.79+30.00=64.17kN
5、每根格构柱的受力计算

作用于承台顶面的作用力：Fk=610.00kN；
Mkmax=1282.88kN·m；
Vk=64.17kN；
图中x轴的方向是随时变化的，计算时应按照倾覆力矩Mmax最不利方向进行验算。
（1）、桩顶竖向力的计算
Nik=(F+G)/n±Myyi/Σyj2；
式中：n－单桩个数，n=4；
F－作用于桩基承台顶面的竖向力标准值；
G－桩基承台的自重标准值；
My－承台底面的弯矩标准值；
yj－单桩相对承台中心轴的Y方向距离；
Nik－单桩桩顶竖向力标准值；
经计算得到单桩桩顶竖向力标准值
最大压力：Nkmax=Fk/4+(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=610.00/4+(1282.88×1.65×2-0.5)/(2×(1.65×2-0.5)2)=702.28kN；
最小压力：Nkmin=Fk/4-(Mkmax×a×2-0.5)/(2×(a×2-0.5)2)=610.00/4-(1282.88×1.65×2-0.5)/(2×(1.65×2-0.5)2)=-397.28kN；
需要验算桩基础抗拔力。
（2）、桩顶剪力的计算
V0=1.2V/4=1.2×64.17/4=19.25kN；
二、塔吊与承台连接的螺栓验算
1、螺栓抗剪验算
每个螺栓所受剪力：
Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×30.002×320/4=226.19kN；
Nv=1.2Vk/n=1.2×64.17/12=6.42kN<226.19kN；
螺栓抗剪强度满足要求。
2、螺栓抗拉验算
n1×Nt = Nmin
其中：n1－塔吊每一个角上螺栓的数量，n1=n/4；
Nt－每一颗螺栓所受的力；
Ntb=πde2ftb/4=3.14×26.722×400/4=224.23kN；
Nt=1.2Nkmin/n1=1.2×397.28/3.00=158.91kN<224.23kN；
螺栓抗拉强度满足要求。
3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 ≤ 1
其中：Nv、Nt－ 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力；
Nvb、Ntb、Ncb－ 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((6.42/226.19)2+(158.91/224.23)2)0.5=0.71；
螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。
三、承台验算
1、螺栓抗剪验算
每个螺栓所受剪力：
Nv=Vk/n=64.17/12=5.35kN；
Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×30.002×320/(4×1000)=226.19kN；
螺栓抗剪强度满足要求。
2、螺栓抗拉验算
n1×Nt = Nmin
其中：n1－塔吊每一个角上螺栓的数量，即：n1=n/4；
Nt－每一颗螺栓所受的力；
Nt=Nmin/n1=397.28/3.00=132.43kN；
Ntb=πde2ftb/4=3.14×26.722×400/(4×1000)=224.23kN；
螺栓抗拉强度满足要求。
3、螺栓同时受到剪力以及拉力时的验算
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2 ≤ 1
其中：Nv、Nt－ 一个普通螺栓所承受的剪力和拉力；
Nvb、Ntb、Ncb－ 一个普通螺栓的受剪、受拉和承压承载力的设计值；
((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)0.5=((5.35/226.19)2+(132.43/224.23)2)0.5=0.59；
螺栓在同时受到剪力以及杆轴方向拉力时强度满足要求。
四、单肢格构柱截面验算
1、格构柱力学参数
L110x10
A =21.26cm2 i =3.38cm I =242.19cm4 z0 =3.09cm
每个格构柱由4根角钢L110x10组成，格构柱力学参数如下：
Ix1=[I+A×（b1/2－z0）2] ×4=[242.19+21.26×(30.00/2-3.09)2]×4=13031.52cm4；
An1=A×4=21.26×4=85.04cm2；
W1=Ix1/(b1/2-z0)=13031.52/(30.00/2-3.09)=1094.17cm3；
ix1=(Ix1/An1)0.5=(13031.52/85.04)0.5=12.38cm；
2、格构柱平面内整体强度
Nmax/An1=842.73×103/(85.04×102)=99.10N/mm2<f=300N/mm2；
格构柱平面内整体强度满足要求 。
3、格构柱整体稳定性验算
L0x1=lo=7.00m；
λx1=L0x1×102/ix1=7.00×102/12.38=56.55；
单肢缀板节间长度：a1=0.50m；
λ1=L1/iv=50.00/2.17=23.04；
λ0x1=(λx12+λ12)0.5=(56.552+23.042)0.5=61.06；
查表：Φx=0.80；
Nmax/(ΦxA)=842.73×103/(0.80×85.04×102)=123.61N/mm2<f=300N/mm2；
格构柱整体稳定性满足要求。
4、刚度验算
λmax=λ0x1=61.06<[λ]=150 满足；
单肢计算长度：l01=a1=50.00cm；
单肢回转半径：i1=3.38cm；
单肢长细比：λ1=lo1/i1=50/3.38=14.79<0.7λmax=0.7×61.06=42.74；
因截面无削弱，不必验算截面强度。
分肢稳定满足要求。
五、整体格构柱基础验算
1、格构柱基础力学参数
单肢格构柱力学参数：
Ix1=13031.52cm4 An1=85.04cm2
W1=1094.17cm3 ix1=12.38cm
格构柱基础是由四个单肢的格构柱组成的，整个基础的力学参数：
Ix2=[Ix1+An1×(b2×102/2-b1×102/2)2]×4=[13031.52+85.04×(1.65×102/2-0.30×102/2)2]×4=1601980.09cm4；
An2=An1×4=85.04×4=340.16cm2；
W2=Ix2/(b2/2-b1/2)=1601980.09/(1.65×102/2-0.30×102/2)=23733.04cm3；
ix2=(Ix2/An2)0.5=(1601980.09/340.16)0.5=68.63cm；
2、格构柱基础平面内整体强度
1.2N/An+1.4Mx/(γx×W)=732.00×103/(340.16×102)+1796.03×106/(1.0×23733.04×103)=97.20N/mm2<f=300N/mm2
格构式基础平面内稳定满足要求。
3、格构柱基础整体稳定性验算
L0x2=lo=7.00m；
λx2=L0x2/ix2=7.00×102/68.63=10.20；
An2=340.16cm2；
Ady2=2×5.42=10.84cm2；
λ0x2=(λx22+40×An2/Ady2)0.5=(10.202+40×340.16/10.84)0.5=36.87；
查表：φx=0.91；
NEX' = π2EAn2/1.1λ0x22
NEX=46255.01N；
1.2N/(φxA) + 1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX)) ≤f
1.2N/(φxA)+1.4βmxMx/(Wlx(1-1.2φxN/NEX))=17.99N/mm2≤f=300N/mm2；
格构式基础整体稳定性满足要求。
4、刚度验算
λmax=λ0x2=36.87<[λ]=150 满足；
单肢计算长度：l02=a2=150.00cm；
单肢回转半径：ix1=12.38cm；
单肢长细比：λ1=l02/ix1=150/12.38=12.12<0.7λmax=0.7×36.87=25.81
因截面无削弱，不必验算截面强度。
刚度满足要求。
六、桩竖向极限承载力验算
单桩竖向承载力标准值按下面的公式计算：
Quk=Qsk+Qpk = u∑qsikli+qpkAp
u──桩身的周长，u=2.513m；
Ap──桩端面积,Ap=0.503m2；
各土层厚度及阻力标准值如下表:
序号 土厚度(m) 土侧阻力标准值(kPa) 土端阻力标准值(kPa) 土名称
1 1.50 11.00 0.00 粘土
2 10.60 5.00 0.00 淤泥质粘土
3 3.70 16.00 0.00 粉质粘土
4 8.20 23.00 0.00 粘土
5 4.00 27.00 0.00 粘土
由于桩的入土深度为28.00m,所以桩端是在第5层土层。
单桩竖向承载力验算: Quk=2.513×425.3+1×0.503=1068.895kN；
单桩竖向承载力特征值：R=Ra= Quk/2=1068.895/2=534.448kN；
Nk=610kN≤1.2R=1.2×534.448=641.337kN；
桩基竖向承载力满足要求！
七、抗拔桩基承载力验算
群桩呈非整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：
Tuk=Σλiqsikuili=700.223kN；
其中： Tuk－桩基抗拔极限承载力标准值；
ui－破坏表面周长，取u=πd=2.51m；
qsik－桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值；
λi－抗拔系数，砂土取0.50～0.70，粘性土、粉土取0.70～0.80，桩长l与桩径d之比小于20时，λ取小值；
li－第i层土层的厚度。
群桩呈整体破坏时，桩基的抗拔极限承载力标准值：
Tgk=（ulΣλiqsikli）/4=682.594kN；
ul－桩群外围周长，ul=4×（1.65+0.8）=9.8m；
经过计算得到:TUk=Σλiqsikuili＝700.22kN；
桩基抗拔承载力公式：
Nk≤ Tgk/2+Ggp
Nk≤ Tuk/2+Gp
其中 Nk - 桩基上拔力设计值，Nk=397.28kN；
Ggp - 群桩基础所包围体积的桩土总自重设计值除以总桩数，Ggp =840.35kN；
Gp - 基桩自重设计值，Gp =351.86kN；
Tgk/2+Ggp=682.594/2+840.35=1181.647kN > 397.278kN；
Tuk/2+Gp=700.223/2+351.858=701.97kN > 397.278kN；
桩抗拔满足要求。
八、桩配筋计算
1、桩构造配筋计算
按照构造要求配筋。
As=πd2/4×0.65%=3.14×8002/4×0.65%=3267mm2
2、桩抗压钢筋计算
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋！
3、桩受拉钢筋计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.4条正截面受拉承载力计算。
N ≤ fyAs
式中：N──轴向拉力设计值，N=397277.67N；
fy──钢筋强度抗压强度设计值，fy=300N/mm2；
As──纵向普通钢筋的全部截面积。
As=N/fy=397277.67/300=1324.26mm2
建议配筋值：HRB335钢筋，818。实际配筋值30048 mm2。符合要求。
依据《建筑桩基设计规范》(JGJ94-2008)，
箍筋采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200~300mm；实际使用ф8@200符合设计要求，受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内箍筋应加密；间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。
九、格构柱施工要求（工程经验）
1、格构柱锚入桩基中的长度不小于2000mm，并需增加箍筋和主筋数量，确保焊接质量桩混凝土等级不小于C30；
2、吊（插）入桩孔时，应控制钢构柱的垂直与水平二个方向的偏位。特别需防止浇捣混凝土后钢构柱的偏位，施工方案中必须有防偏位措施（采用模具等定位方法）。
3、钢构柱应在工厂制作，成品后运往工地。现场焊接水平杆与斜撑杆（柱间支撑）等构件，必须持有焊接上岗证，原则上仍应由生产厂家派员施焊。
4、单肢钢构柱内部需留有足够空间，浇捣混凝土中应采取有效手段保证混凝土的填充率达到95%以上。
5、开挖土方时，塔机钢构柱周围的土方应分层开挖，钢构柱之间的水平与斜撑杆（或柱间支撑），连接板等构件，必须跟随挖土深度而及时设置并焊接。
6、钢构柱露出端顶部设置承压板的，校水平后进行承压板刚性定位，焊接后四块承压板的上表面平面度不大于1/500。
7、塔机使用中，要经常观察钢筋混凝土连接块的变形情况；经常观察地脚螺栓松动情况，随时拧紧；经常观察塔机的垂直度，发现超差及时纠正。

11 长业建设集团有限公司